无机非金属材料的主角-硅(4-1-1)

第四章非金属及其化合物《第一节无机非金属材料的主角——硅》目标：了解硅在自然界中的含量、存在、用途。了解二氧化硅的物理性质，掌握二氧化硅的化学性质。硅----无机非金属材料的主角

含量：地壳中第二，为26.3%沙子

自然界中硅没有游离态，只有化合态，主要以熔点很高的氧化物及硅酸盐的形式存在。

硅是一种亲氧元素是构成岩石与许多矿物的基本元素从沙滩到用硅的原子结构硅和碳一样,其原子既不易失去又不易得到电子,主要形成四价的化合物.+14284Si24+6C1.二氧化硅(SiO2)

（1）存在形式天然硅石结晶形无定形石英晶体水晶玛瑙一、二氧化硅(SiO2)和硅酸（H2SiO3）沙子——含小粒的石英晶体

硅石、石英、水晶、玛瑙，的树状分类图。地球上存在的天然二氧化硅称为（统称为）硅石硅石结晶形（石英）无定形无色透明彩色环带或层状水晶玛瑙水晶玛瑙现代通信用光缆光学纤维胃镜用光导纤维做无开刀手术光导纤维手术头灯二氧化硅的应用光导纤维石英坩埚（2）SiO2的[SiO4]四面体结构

正四面体

空间网状结构

硅氧比例：1：2没有SiO2

分子存在，只存在硅氧原子根据SiO2的存在和应用，分析以下问题：①SiO2具有哪些物理性质②SiO2化学稳定性如何？？硬度大、熔点高、难溶于水很稳定（3）SiO2的物理性质

（4）

CO2的化学性质

SiO2的化学性质①请分别写出CO2与H2O、CaO、Na2O、NaOH反应的化学方程式。CO2+H2O=CO2+CaO=CO2+Na2O=CO2+NaOH=H2CO3Na2CO3NaHCO3CaCO3酸性氧化物

②SiO2的化学性质?

SiO2+H2O---SiO2+CaO=SiO2+Na2O=SiO2+NaOH=

SiO2＋2NaOH＝Na2SiO3＋H2O3）化学性质(不活泼)（1）酸性氧化物Ⅰ、与碱反应实验室盛装NaOH溶液的试剂瓶用橡皮塞而不用玻璃塞，你知道为什么吗？

防止玻璃中的SiO2与NaOH溶液反应生成粘稠的Na2SiO3，使瓶塞和瓶口粘在一起Ⅱ、与碱性氧化物反应高温SiO2＋CaO＝CaSiO3（2）极弱氧化性SiO2＋2C＝Si＋2CO↑高温工业上用此反应制备粗硅，这就是“从沙滩到用户”！（3）特性SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O注意：玻璃中含有SiO2，所以可以用氢氟酸来刻蚀玻璃。（保存？）二氧化碳(CO2)二氧化硅(SiO2)物质分类

与酸反应与碱性氧化物反应与碱反应与水反应均属于酸性氧化物CO2＋CaO＝CaCO3CaO＋SiO2CaSiO3高温CO2＋2NaOH＝

Na2CO3+H2OSiO2＋2NaOH＝

Na2SiO3+H2OCO2＋H2O＝H2CO3不反应SiO2+4HF=SiF4↑+2H2O不反应二氧化硅与二氧化碳的比较SiO2的化学性质1.与生石灰反应5.与C反应4.与Na2CO3、CaCO33.与HF反应2.与NaOH溶液反应【小结】SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2OSiO2+4HF=SiF4↑+2H2O高温SiO2+2CSi+2CO↑SiO2+CaOCaSiO3高温SiO2+Na2CO3CaSiO3+CO2↑Na2SiO3+CO2↑SiO2+CaCO3高温高温2.硅酸（H2SiO3）（1）制备：硅酸盐+酸实验步骤实验现象结论和解释在试管中加入2ml饱和Na2SiO3溶液，滴入1～2滴酚酞溶液溶液颜色由无色变成

色Na2SiO3溶液呈

性再用胶头滴管逐滴加入稀盐酸，边加边振荡，至溶液颜色变浅并接近消失时停止。溶液颜色由

色逐渐变成

色，最后出现

酸性强弱：盐酸

硅酸红红无碱＞无色透明溶胶Na2SiO3+2HCl=H2SiO3（胶体）+2NaClNa2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3（胶体）+Na2CO3（2）化学性质

①酸性：H2SiO3+2NaOH==Na2SiO3+2H2O

弱酸（酸性比碳酸弱），溶解度很小

Na2SiO3+CO2+H2O=H2SiO3（胶体）

+Na2CO3

②不稳定性：

H2SiO3==SiO2+H2O△硅胶是硅酸凝胶经干燥脱水后得到的，可作干燥剂和催化剂载体。（3）用途H2SiO3分子大小在胶体范围，逐渐聚合而形成硅酸溶胶（能流动），当硅酸的浓度较大时，就会形成硅酸凝胶（不能流动），硅酸凝胶经过干燥脱水就形成硅胶。硅胶的用途：干燥剂（吸水），吸附剂（多孔），催化剂的载体。今天学到了什么（一）二氧化硅物理性质：化学性质:用途：（二）硅酸制备:物理性质：化学性质:用途：一、二氧化硅(SiO2)和硅酸（H2SiO3）光导纤维，石英玻璃等酸性氧化物难溶于水难溶于水极弱的酸性硅酸盐+酸干燥剂和催化剂载体等1．地壳中含量第一和第二的两种元素所形成的化合物不具有的性质是（）A．熔点很高B．与水反应生成对应的酸C．坚硬D．可与烧碱反应生成盐2．下列物质中，主要成分不是SiO2的是（）A．金刚石B．玛瑙C．水晶D．石英BA课堂练习3．要除去SiO2中混有的少量CaO杂质，最适宜的试剂是（）A．纯碱溶液B．盐酸C．硫酸D．苛性钠溶液4．下列物质中，不能用玻璃瓶来盛装的是（）A．烧碱溶液B．浓硫酸C．氢氟酸D．碳酸钠溶液BC5．下列叙述正确的是（）A．自然界存在大量单质硅B．SiO2

与任何酸都不起反应C．光导纤维被广泛应用于能量传输和信息传输D．SiO2

的化学性质活泼，能与很多物质发生化学反应C6.下列试剂可用带磨口玻璃塞的试剂瓶存放的是（）A.硅酸钠溶液B.液溴C.氢氟酸D.氢氧化钠溶液B7.能证明碳酸比硅酸酸性强的实验是（）A.CO2溶于水生成碳酸，而SiO2不溶于水B.高温时发生反应Na2CO3+SiO2=Na2SiO3+CO2C.碳酸受热比硅酸易分解D.将CO2通入Na2SiO3溶液中有白色胶装沉淀生成。D8.熔融烧碱应选用的器皿是（）A.石英坩埚B.普通玻璃坩埚C.生铁坩埚D.刚玉坩埚C9.下列叙述中不正确的是（）A.SiO2是生产光导纤维和粗硅的主要原料B.SiO2和CO2都能与水反应生成相应的酸C.SiO2和CO2都属酸性氧化物，都能与碱反应D.水晶的主要成分是SiO2B二、硅酸盐1.含义：由硅、氧和金属组成的化合物的总称。2.结构复杂3.性质：一般不溶于水化学性质很稳定放入蒸馏水放入Na2SiO3饱和溶液现象结论当水分蒸发后燃烧当水分蒸发后不易燃烧用水玻璃浸泡过的木材或织物可防火制备木材防火剂的原料4.硅酸钠（Na2SiO3)：水溶液俗称水玻璃实验（4-2）Na2SiO3Na2O•SiO2用二氧化硅和金属氧化物的形式表示其组成。5.硅酸盐组成的表示

要领：两边原子个数比守恒格式：金属氧化物、二氧化硅、水顺序：金属按活动顺序表拆分原则K2O·3Al2O3·6SiO2·2H2OK(Al3Si3O10)(OH)2练习Al2Si2O5(OH)4KAlSi3O8K2O·Al2O3·6SiO2Al2O3·2SiO2·2H2O6.硅酸盐的丰富性和多样性人面鱼纹盆（1）陶瓷：日用器皿、建筑饰材、卫生洁具

陶瓷原料：黏土条件：高温烧结（2）普通玻璃:Na2O·CaO·6SiO2原料：纯碱、石灰石、石英设备：玻璃窑条件：高温熔融主要反应：主要成份：硅酸钠、硅酸钙、二氧化硅高温SiO2+CaCO3====CaSiO3+CO2SiO2+Na2CO3====Na2SiO3+CO2高温玻璃高温高温（3）水泥：以黏土和石灰石为主要原料水泥原料：黏土、石灰石、石膏设备：水泥回转窑条件：煅烧主要成份：硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙（4）具有特殊功能的含硅物质碳化硅（金刚砂）硅钢：导磁性良好，用作变压器铁芯硅橡胶分子筛：具有均匀微孔结构的铝硅酸盐生物陶瓷：人造骨1、硅的原子结构硅和碳一样,其原子既不易失去又不易得到电子,主要形成四价的化合物.三、硅+14284Si24+6C碳是构成有机物的主要元素硅是构成岩石和许多矿物的主要元素2、硅的性质硅有晶体硅和无定形硅两种。晶体硅是灰黑色、有金属光泽、熔点、沸点都很高，硬度大的固体。导电性介于导体和绝缘体之间。物理性质化学性质：常温下硅单质不活泼1）、与氟气反应：2）、与氢氟酸反应：3）、与强碱溶液反应：4）、与氯气反应：5）、与氧气反应Si+2F2=SiF4Si+4HF=SiF4↑+2H2↑Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑Si+2Cl2=SiCl4Si+O2=SiO2△△（1）制粗硅SiO2+2C==Si+2CO↑Δ（2）粗硅提纯Si+2Cl2==SiCl4SiCl4+2H2==Si+4HClΔ3.硅的工业制法教材（P81-9）高温

制造集成电路、晶体管、硅整流器等半导体器件，还